★CHIMIE★

Les liaisons chimiques :

Structure de l'atome :

Le modèle de Lewis :

● = Un électron célibataire
━ = Une paire d'électron, un doublet

Dans le tableau periodique, nous pouvons voir au-dessus des huit familles leur modèle de Lewis représentée par leurs couches de valences.

Les liaisons chimiques : Ioniques et covalentes

La règle de l'octet : Règle empirique, basée sur l'observation.
→ Avoir 8 électrons sur la couche de valence rend la substance stable. Ce sont les gaz rares.

Par conséquent, toute substance avec moins de 8 électrons de valence va avoir tendance à se lier avec d'autre substance afin de se rapprocher le plus possible d'un gaz rare.

La différence d'électronégativité :
Certains atomes sont plus électronégatifs que d'autres (voir tableau periodique). Donc quand deux atomes vont se rapprocher, il y a 3 cas de figure :

• La liaison est covalente :
  

  • Parfaite (Apolaire)
    
  • Polarisée
    

• La liaison est ionique

   △X = │XA - XB│
  

X = électronégativité (Voir tableau periodique)

Les liaisons covalentes parfaites/apolaire : Ce sont des liaisons qui résultent de la mise en commun de deux électrons célibataires entre deux atomes de même électronégativité.

   △X = 0

EX : H2, Cl2, PH3, SO3

Les liaisons covalentes polarisées : C'est la mise en commun de deux électrons célibataires d'électronégativité différentes comprise entre 0 et 1,7.

L'atome le plus électronégatif à une charge partielle négative (δ-) et l'atome qui est le moins électronégatif à une charge partielle positive (δ+).
EX : HCl

Les liaisons ioniques :
C'est la liaison entre deux atomes de charges opposées. En général, c'est entre du métal (qui donne un électron) et un non-métal (qui reçoit l'électron).
Cela va former un anion (ion portant une charge électrique négative) et un cation (ions portant une charge électrique positive).
EX : NaCl

Les différences entre les liaisons ioniques et les liaisons covalentes :
La liaison ionique : Un atome cède un électron à un autre.
→ il y a un métal et un non-métal
C'est très polaire, la différence d'électronégativité est de plus de 1,7

La liaison covalente : 2 atomes partagent un électron.
→ Il y a deux non-métaux
C'est peu polaire, la différence d'électronégativité est de moins de 1,7

Les molécules polaires ou les dipôles électriques :
C'est une molécule qui ne partage pas uniformément les électrons à travers la liaison covalente et qui présente un dipôle sur les atomes impliqués.
Une molécule est polaire si :

• Si elle est composée d'élément ayant une électronégativité différente.
• S'il y a un dipôle, le centre des charges positives n'est pas au même endroit que le centre des charges négatives.
  
  

Les molécules apolaires :
Les molécules apolaires sont composées d'atomes qui ont une valeur d'électronégativité similaire. Lorsque deux atomes d'électronégativité semblable partagent des électrons dans une liaison covalente, ils sont attirés vers l'un ou l'autre atome de manière égale.
Une molécule est apolaire si :

-Si tous les atomes qui composent la molécule ont la même électronégativité.

ou

• S'il n'y a pas de dipôle.
  

La configuration spatiale des molécules :

La solubilité des substances dans un laboratoire :
Les substances covalentes peuvent être : liquide, solide ou gazeux

• Les solvants polaires : EX : de l'eau
  → Dissous bien les substances covalentes polaires
  → Dissous peu les solutés covalents apolaires
  ⇉ Les acides sont ionisés en solution aqueuse
• Les solvants apolaires :
  → Dissous bien les solutés covalents apolaires
  → Dissous peu les solutés covalents polaires

La solubilité des substances ioniques dans l'eau : dans un laboratoire également
Substance ionique → Solides cristallins

Les équilibres chimiques :

Les réactions complètes et irréversibles :
La réaction consomme au minimum complètement un des réactifs.

        A + B → C + D
        

Les réactions incomplètes et réversibles :
La réaction ne consomme pas totalement ses réactifs.

    A + B ⇌ C + D
    

L'état d'équilibre :
Une réaction complète et réversible va évoluer vers un état d'équilibre, c'est quand la concentration des réactifs n'évoluent plus.

Expression de la constante d'équilibre :
RAPPEL : La concentration molaire, C (mol/L), c'est le rapport à la quantité de matière, n (mol), et le volume, V (L).

C (mol/L) = n (mol) / V (L).

La constante de concentration (Kc) :
Cela permet d'estimer les proportions des produits formés par rapport aux réactifs à l'état d'équilibre. C'est calculé en mol/L.

• Il dépend de la température du système
• Les composants solides n'appairassent pas
• L'équilibre peut être hétérogène ou homogène Homogène → Tous les produits et réactif sont dans le même état
  EX : Gaz, Liquide
  Hétérogène → Les produits et réactifs ne sont pas dans le même état

Si le Kc est élevé : Soit, Kc > $1.10^{10}$
La réaction est considérée comme complète et irréversible.

• à l'équilibre il y aura plus de produit que de réactifs
• dans l'équation, ça va aller vers la droite. La réaction va consommer presque tous les réactifs et créer que des produits

Si le Kc est faible : Soit, $Kc < 10^{-10}$

• à l'équilibre il y aura plus de réactifs que de produits
• dans l'équation, ça va aller vers la gauche. La réaction va consommer presque tous les produits et créer que des réactifs.

Si : $1.10{-10} ≤ Kc ≥ 1.10{10}$ La réaction est incomplète et réversible.

Calculer le Kc :

1. Utiliser les concentrations (ou les pressions partielles) à l'équilibre
2. Placer les produits au numérateur
3. Placer les réactifs au dénominateur
4. Utiliser les coefficients de l'équation chimique balancée comme exposants
   

La chimie organique :

C'est la chimie des composés Carbones, qu'ils soient d'origine naturelle ou synthétique.
→ Certains composés Carbones sont classés comme composé inorganique : Dioxyde de Carbone, Carbonates, Hydrogénocarbonate, etc

Le pétrole :
Il est issu de la transformation de substance organique provenant principalement du plancton sédimenté, grâce à l'action combinée des bactéries anaérobie (pas besoin d'air), de la pression et de la température.
Composition : Principalement composé d'hydrocarbure (Carbone et Hydrogène)
Utilisation :
93% pour la production d'énergie.
7% pour la pétrochimie. C'est l'industrie qui exploite les molécules de pétrole pour fabriquer des objets : Détergents, Médicaments, Textiles, Plastiques, Peintures, etc
Son raffinage : Plusieurs étapes

• Distillation fractionnée (fractionne le pétrole)
• Désulfuration (retire le souffre)
• Craquage (fragmentation des molécules)
• Reformage (transforment les hydrocarbures)
  

Les hydrocarbures :

Les types de chaines carbonées :

• Linéaire : Quand tous les atomes de C sont liés à 1 ou 2 atomes.
  EX : Hexane (CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3)
  
  
  
• Ramifiée : Quand au moins un des atomes est lié à plus de 2 autres atomes.
  EX : 2-éthylpentan-1-ol
  
  
  
• Cyclique : Quand il est fermé.
  EX : Cyclohexane
  
  
  
• Les isomères : Ce sont des molécules différentes qui ont la même formule moléculaire, changeant leur propriété (chimie, physiques, bio).
  Il y a deux types :

1. De construction : Qui varie par l'enchainement de leurs atomes.
   EX : C4H10
   
   
   
2. De configuration : Relié dans la même suite, mais orienté différemment dans l'espace.
   

Formule développée et semi-développée :

Les types d'hydrocarbure :

• Alcane : Hydrocarbure avec que des liaisons simple : C - C
• Alcène : Hydrocarbure avec au moins une double liaison : C = C

Leurs nomenclatures :
Alcane :

Alcène :

Combustion des hydrocarbures :
Réaction de combustion : Réaction entre un combustible (matière qui brule) et un comburant (Dioxygène dans l'air).
→ Il faut une source d'énergie pour que le combustible atteigne son inflammabilité.

Le triangle du feu :

Réaction complète et incomplète :

Pouvoir calorifique : C'est la quantité d'énergie dégagée par une quantité de matière brulée. C'est calculé en Mégajoules/Kilogramme (MJ/Kg).
EX : Méthane→ 55,7 MJ/Kg
Ethan→ 51 MJ/Kg

Les hydrocarbures au quotidien :

• Sources d'énergies thermiques et mécaniques
• Pétrochimie
• Conservation des aliments
• Création de bougie
• etc

Polymérisation : Réaction durant laquelle une macromolécule se crée par l'assemblage de plus petite.
Monomères : Petites molécules qui vont se rassembler pour former des polymères.
Polymère : Macromolécule crée à partir de monomères.
EX : Amidon, Cellulose, ADN, Protéine, etc

Le recyclage des matières plastiques :

1. Le recyclage de la matière : On fond le plastique et on le reforme.
   
2. Le recyclage chimique : Il redevient un monomère.
   
3. Le recyclage énergétique : On l'utilise pour créer de l'énergie.